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十三五开端我国碳纤维材料已获突破性进展

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  被誉为“黑色黄金”的碳纤维,是一种力学性能十分优异的材料。它的密度只有钢材的四分之一,强度却达钢的7-9倍,对一般的酸碱有良好的耐腐蚀 作用,热膨胀系数低、耐摩擦、抗震、导电、X射线的透过率高,已经广泛应用在航天军工、汽车高铁、医疗器材、体育用品、机械制造等各个领域。近年来,随着 政策的扶持及企业的自主创新精神,我国碳纤维产业也迅速崛起一批具有尖端研发实力的民营科技企业。
  据报道,2016年5月19日,北京梦狐宇通在科博会上展出航空级高性能碳纤维,宣称性能超过美日M60现有技术指标,引起国内一片震惊。5月 26日消息,中复神鹰千吨级T800原丝生产线投产,性能指标超过国外同类产品水平,所有的核心设备和技术都是自主研发。6月10日,无锡威盛新材在国内 率先研发出应用于轨道车辆的阻燃增韧碳纤维材料,性能已达英国及欧盟的相关标准,跻身于在碳纤维下游制造企业中先进行列,在国内率先开启高速列车轻量化发 展潮流。近,北京特米纳特公司近期发布声明已在沥青碳纤维取得重大进展,性能达到高端层级,属于水平。
      
  细数碳纤维的前世今生
  碳纤维的发明可以追溯到1880年,着名科学家爱迪生将棉、麻、竹等天然植物碳化得到,用于白炽灯丝。1910年钨丝出现使碳纤维的研究暂时搁 浅,直到20世纪50年代美苏冷战,为解决武器隔热的问题,人们又重新对它重视起来。1959年美国联合碳化公司研制出了粘胶基碳纤维,同年,日本的近藤 昭男以聚丙烯腈为原料,制成了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,1974年,联合碳化公司又研制成功了沥青基碳纤维,从此碳纤维形成了PAN基、沥青基和粘胶 基三大原料体系,目前主要以PAN基碳纤维使用为广泛。
  我国对碳纤维的研制从上世纪60年代开始,80年代开始研究高强型碳纤维,取得了一定的成绩,但发展缓慢。阻碍我国碳纤维行业发展的原因主要有 两个,一是原丝质量差,二是没有耐超高温的碳化炉。国产原丝在纯度、均质化、强度、产量方面都远低于国外原丝,质量较差、成本较高,而且碳化炉只能允许在 1400℃的温度中使用,无法达到1500℃的佳状态,国外1800℃以上的高性能碳化炉更是对我国严格限制出口。
  为了打破国外的垄断,满足市场需求,加大了对碳纤维行业的投入,也出台了相关政策。2013年4月,工信部发布的《关于促进碳纤维产业健康 发展的指导意见》及《新材料产业“十二五”发展规划》中提到的将重点发展高性能复合材料,并将加快发展碳纤维等高性能增强纤维。在的大力支持下,我国 碳纤维行业在技术、装备、产业化生产等方面都取得了重大的进展。2007年,歼11B和歼11BS战斗机等军工设备开始广泛使用国安碳纤维材料,2011 年,我国T700碳纤维材料生产技术得到了成熟发展。预计到2020年,我国年碳纤维总产量将达到7万吨,适用范围包括军事和民用的各个领域。
  轻量化发展驱动下的碳纤维产业
  体育器材一直是碳纤维消耗的一大领域,但是近两年,随着交通工具轻量化潮流风气越刮越猛。2013年宝马i3碳纤维车架工厂在美国摩西湖落成, 国内一些企业便紧锣密鼓开展碳纤维汽车产业布局,康得复材联手北汽等汽车制造公司,致力于让碳纤维材料应用到汽车车身领域。无锡威盛新材在2016年伊始 也投入数百万元建立研发中心,研发轨道车辆专用碳纤维材料,并给国内多家轨道交通企业提供列车轻量化部件的研发与制造服务,目前产品已应用到高铁车厢结构 件、覆盖件、安全门等部件中。中车一位研发工程师表示,钢铁是传统的列车构件制造材料,它的强度高,安全性好,但重量、能源消耗具大,列车轻量化研制一直 是我们考虑的重点,碳纤维复合材料具有抗振性好、安全性好、使用寿命长等优点,不但可以降低重量,而且可以提高列车高速运行的性能、减少能源消耗、降低环 境污染。
  21世纪是碳纤维的时代,跟随时代的脚步,越来越多的碳纤维产品进入人们的生活,一切态势都在表明,轻量化、新材料的理念深入人心和市场的发 展,加上政策扶持的引导,2016年碳纤维材料或迎来真正的发展元年,一大批应用案例将会在市场涌现。威盛新材研发部张博士表示,随着市场对碳纤维材 料的需求量大幅度提升,市场对其要求也越来越高,为满足需求,我们民营企业更需要有创新精神,避免掉入产能过剩的怪圈,接下来我们将布局航天军工电磁屏蔽 碳纤维复合材料以及耐高温碳纤维复合材料的研制。
  目前我国经过多年的技术攻关,已初步解决了碳纤维生产加工难,完全依赖进口的局面,但也存在突出的问题,如提高碳纤维复合材料机械链接部位的安 全可靠性,控制碳纤维复合材料制件生产质量的稳定性,以及加强碳纤维复合材料的结构设计和工艺研究,制定新的设计标准等。有专家预计,到2020年,我国 将建成千吨级T1000碳纤维生产线和百吨级MJ系列碳纤维生产线,赶上日美等碳纤维技术强国。
       更多信息请关注复材网www.cnfrp.com

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